Diversi tipi di macchine CNC: guida dettagliata

Le macchine CNC sono macchine programmabili che rappresentano una parte importante della lavorazione moderna. Aiutano diverse industrie a produrre parti precise e complesse.

In questo articolo scopriremo la definizione di macchina CNC, i suoi componenti di base, i diversi tipi di macchine CNC e come scegliere la macchina più adatta. Continuiamo a leggere.

Che cos'è una macchina CNC?

Una macchina CNC (Computer Numerical Control) è una macchina che utilizza un computer per controllare gli utensili per tagliare, sagomare e formare i materiali. Le macchine CNC lavorano con diversi materiali, tra cui metalli, plastiche, legno e compositi.

Invece di azionare manualmente la macchina, si inserisce un progetto in un programma informatico. La macchina segue quindi le istruzioni con elevata precisione e accuratezza per la produzione di parti complesse, di precisione, in piccoli e grandi lotti.

Parti di base di un sistema di macchina CNC

Una macchina CNC dispone di diverse parti chiave che ne consentono il funzionamento. Ecco una semplice suddivisione:

• Unità a disco, dispositivi speciali per i dati, tastiere e computer per l'inserimento e il recupero delle informazioni.
• Ethernet, HSSB (porta dati ad alta velocità), LAN, RS 232C e altre connessioni di rete.
• Albero di trasmissione del magazzino utensili, tavola portapezzi, robot di carico/scarico.
• Azionamento e motore servo di avanzamento per movimenti precisi.
• Motore e azionamento del mandrino per la rotazione dell'utensile da taglio o del pezzo.
• Unità di controllo CNC per interpretare ed eseguire i comandi.
• Controllore PMC che gestisce le attività automatizzate e la logica della macchina.
• Sistema di retroazione e misurazione della posizione per l'accuratezza.
• Unità di controllo del quadro elettrico per la gestione dei segnali elettrici e dell'alimentazione.

12 tipi principali di macchina CNC

Esistono molti tipi diversi di macchine CNC e ciascuno è progettato per compiti diversi. Ecco i tipi più comuni e le loro funzioni:

1. Fresatrice CNC

Le fresatrici CNC utilizzano utensili da taglio ad alta velocità per asportare materiale dai pezzi, lavorando solitamente parti piane e a blocchetto per conferire loro una forma precisa. Si utilizzano molti tipi di utensili, come frese a candela, punte e maschi.

Le dimensioni dell'oggetto su cui è possibile lavorare dipendono dall'involucro della macchina e dalla corsa degli utensili da taglio. La lavorazione a 5 assi offre vantaggi unici nella produzione di pezzi multidimensionali, asimmetrici e di forma complessa. La fresatura CNC è adatta alla lavorazione di alluminio, acciaio, materiali compositi e altri materiali.

2. Tornio CNC

Un tornio CNC funziona facendo ruotare il materiale mentre gli utensili da taglio lo sagomano. È ideale per realizzare parti simmetriche.

Per il suo principio di funzionamento, i torni CNC sono utilizzati principalmente per la tornitura di superfici cilindriche interne ed esterne di parti ad albero o a disco, superfici coniche interne ed esterne con qualsiasi angolo di cono, superfici curve interne ed esterne complesse di rivoluzione e filettature cilindriche e coniche, e possono anche eseguire scanalature, foratura, zigrinatura, alesatura e barenatura.

3. Trapano CNC

Un trapano è una macchina che utilizza una punta per praticare fori in un pezzo. Impiega un utensile speciale chiamato punta per realizzare fori passanti o ciechi. Se dotato di ulteriori utensili specializzati, può anche eseguire operazioni come svasatura, alesatura o maschiatura, risultando particolarmente adatto per il fissaggio di viti, scopi decorativi o di assemblaggio.

In base alla struttura del pezzo e al lotto di produzione, i trapani possono essere suddivisi in trapani da banco, trapani verticali, trapani radiali, ecc. Tuttavia presentano un limite: faticano a realizzare fori molto profondi o di grandi dimensioni senza punte speciali.

4. Rettificatrice CNC

Una rettificatrice CNC leviga, lucida o rifinisce un pezzo utilizzando una mola realizzata con materiali come ceramica o diamante.

Le mole diamantate offrono la migliore finitura. Tuttavia, la rettifica è un processo lento, quindi questa macchina è utilizzata principalmente per le rifiniture finali anziché per l'asportazione di grandi quantità di materiale.

5. Tagliatrice laser CNC

Una macchina da taglio laser CNC è un'apparecchiatura di lavorazione termica senza contatto che non richiede il contatto diretto con il pezzo. Taglia i materiali mediante un raggio laser ad alta potenza, indipendentemente dalla loro conduttività.

È adatta al taglio ad alta velocità di metalli come alluminio, acciaio inossidabile e acciaio legato. Inoltre, il suo spessore massimo di taglio è di 2,75 pollici.

6. Macchina da taglio al plasma CNC

Una taglierina al plasma CNC utilizza un arco elettrico per creare un getto di plasma ad alta temperatura che taglia il metallo.

Ma poiché fonde il materiale durante il taglio, può lasciare zone termicamente alterate che modificano la finitura superficiale. Inoltre, funziona solo su materiali conduttivi come il metallo.

7. Macchina da taglio a getto d'acqua CNC

Questa macchina taglia i materiali mediante un getto d'acqua ad alta pressione. È molto versatile e può tagliare quasi qualsiasi cosa, inclusi gomma, vetro, pietra e metallo.

È più lenta rispetto alle altre macchine da taglio, soprattutto quando si eseguono tagli curvi o forme dettagliate.

8. EDM (macchina a elettroerosione)

L'EDM rimuove il materiale mediante scariche elettriche. È simile a una taglierina al plasma ma funziona senza toccare il materiale, quindi è ideale per tagliare metalli duri.

Inoltre, funziona solo su materiali conduttivi, quindi non può essere utilizzata su legno, plastica o ceramica.

9. Macchina router CNC

Un router CNC incide forme e motivi su materiali piani. Può essere piuttosto rumoroso a causa delle sue numerose parti in movimento.

10. Macchina CNC multiasse

A differenza delle normali macchine CNC che si muovono in due o tre direzioni, una macchina CNC multiasse può muoversi in quattro o più direzioni.

Questo livello di controllo è fondamentale anche nella moderna lavorazione della pietra, dove le segatrici a ponte CNC a 5 assi consentono profilature 3D complesse su materiali densi come il granito.

Può creare parti estremamente precise e complesse, ma queste macchine sono difficili da utilizzare e richiedono competenze professionali.

11. Stampante 3D

Una stampante 3D costruisce oggetti strato dopo strato utilizzando un file digitale. A differenza delle macchine CNC che rimuovono materiale, la stampa 3D è un processo additivo, ovvero aggiunge materiale per creare una forma.

La stampa 3D è costosa e lenta, quindi è meno pratica per la produzione su larga scala.

12. Cambio utensile automatico CNC (ATC)

Questa macchina cambia automaticamente gli utensili da taglio durante la lavorazione. Contribuisce ad accelerare la produzione e a ridurre i tempi di inattività.

Cambia gli utensili per due motivi principali: sostituire utensili usurati o scambiare un utensile errato con quello corretto.

Tipi di macchine CNC in base al numero di assi

Le macchine CNC sono classificate anche in base al numero di assi su cui possono muoversi. Più assi ha una macchina, più forme complesse può creare. Vediamole di seguito.

Macchina CNC a 2 assi

• La macchina CNC più semplice.
• Si muove in due direzioni: su e giù (asse X) e da un lato all'altro (asse Y).
• Adatta a semplici tagli rettilinei, foratura e lavorazione di una superficie alla volta.

Macchina CNC a 3 assi

• Il tipo più comune.
• Si muove in tre direzioni: X, Y e Z (profondità).
• Può lavorare tutti e sei i lati di un blocco, ma richiede riposizionamenti.

Macchina CNC a 4 assi

• Funziona come una macchina a 3 assi ma aggiunge un asse di rotazione (asse A).
• Consente la rotazione dell'utensile da taglio o del pezzo.
• Utile per tagli curvi e oggetti rotondi

Macchina CNC a 5 assi

• Aggiunge un ulteriore movimento di rotazione (asse C) per l'inclinazione dell'utensile.
• Può lavorare 5 lati di un pezzo contemporaneamente senza riposizionamento

Macchina CNC a 6 assi

• Aggiunge un terzo asse di rotazione (asse B) all'utensile da taglio o al pezzo.
• Può creare superfici molto lisce e forme complesse

Macchina CNC a 7 assi

• Dispone di 3 assi di movimento (X, Y, Z), 3 assi di rotazione (A, B, C) e una rotazione aggiuntiva per il braccio dell'utensile (asse E).

Macchina CNC a 9 assi

• Combina una fresatrice a 5 assi e un tornio a 4 assi.
• Può lavorare sia l'esterno che l'interno di un pezzo in un'unica configurazione

Macchina CNC a 12 assi

• Il tipo più avanzato, con due teste di taglio che si muovono in tutte e 6 le direzioni (X, Y, Z, A, B e C).
• Aumenta la precisione e raddoppia la velocità di produzione.
• Utilizzata per produzioni su larga scala e ad altissima precisione.

Tipi di macchine CNC in base alla traiettoria di movimento

Le macchine CNC possono essere classificate anche in base al loro movimento, come nel caso seguente:

Controllo punto a punto

In questo sistema, la macchina si sposta da un punto all'altro senza eseguire alcuna lavorazione nel tragitto.

È la scelta più conveniente se non è necessario un movimento continuo. Questo sistema viene utilizzato per operazioni come foratura, maschiatura, saldatura a punti e posizionamento.

Controllo lineare

Questo sistema non solo sposta la macchina da un punto all'altro, ma controlla anche la velocità e il percorso del movimento. Garantisce un moto rettilineo lungo un asse parallelo. È utile per semplici operazioni di fresatura e rettifica.

Controllo di contornatura

In questo caso, la macchina si muove in modo fluido lungo un percorso programmato mentre esegue contemporaneamente il taglio. È in grado di controllare più assi insieme, quindi è ideale per la lavorazione di curve e superfici complesse.

Troverete questo sistema nelle rettificatrici, fresatrici e tornitrici CNC

Tipi di macchine CNC in base al sistema di controllo

Le macchine CNC possono essere classificate anche in base al loro sistema di controllo. Ecco i tre tipi:

Sistema di controllo a catena aperta

Questo sistema non dispone di un meccanismo di retroazione per verificare l'accuratezza del movimento. Il dispositivo CNC invia un segnale in una sola direzione, che aziona la macchina tramite un motore passo-passo.

È economico e semplice da usare, ma meno preciso e stabile.

Sistema di controllo semi-chiuso

Questo sistema utilizza un sensore sull'albero del motore o sulla vite a ricircolo di sfere per misurare il movimento. Confronta il movimento misurato con la posizione prevista e regola di conseguenza.

Offre buona precisione e stabilità a un costo moderato.

Sistema di controllo a catena chiusa

Questo sistema utilizza sensori per misurare la posizione effettiva delle parti mobili della macchina e regola continuamente per allinearsi ai valori programmati.

Offre precisione e stabilità molto elevate, ma è più complesso e difficile da controllare.

Come scegliere il miglior tipo di macchina CNC?

Scegliere la macchina CNC migliore per la propria attività dipende da molti fattori. Ecco alcuni aspetti importanti da considerare prima di acquistare una macchina CNC:

Tipo di attività

Le dimensioni e le esigenze della vostra azienda restringeranno le opzioni disponibili. Se gestite una piccola officina CNC, potreste aver bisogno solo di alcuni router CNC di base.

Ma se gestite una grande azienda manifatturiera, potreste aver bisogno di macchine più grandi e multifunzione per gestire un'elevata produzione.

Disponibilità dei ricambi

Come qualsiasi macchina, una macchina CNC può guastarsi nel tempo. Prima dell'acquisto, assicuratevi che i ricambi siano facilmente reperibili e che il vostro team possa riparare la macchina quando necessario.

Un rapido accesso ai ricambi ridurrà i tempi di inattività e riporterà la produzione in carreggiata più velocemente.

Requisiti del prodotto

Per parti semplici, un tornio CNC o una fresatrice a 3 assi sono sufficienti. Ma per progetti più complessi, una macchina CNC a 5 assi può completare i pezzi in un'unica configurazione, risparmiando tempo e costi.

Alcuni settori richiedono anche macchine CNC specializzate. Ad esempio, un tornio a fantina mobile è ideale per produrre migliaia di piccoli pezzi cilindrici di precisione.

Requisiti di alimentazione

Le macchine CNC consumano molta energia. Spesso richiedono un'alimentazione trifase per funzionare in modo efficiente. Prima dell'acquisto, verificate se la vostra struttura dispone di energia sufficiente.

Anche se la vostra configurazione attuale funziona bene, l'aggiunta di una nuova macchina CNC potrebbe spingere il consumo energetico oltre la capacità dell'edificio.

Tipo di materiale

Se tagliate metalli duri come titanio o acciaio inossidabile, avete bisogno di una macchina robusta in grado di mantenere la precisione. Per materiali più teneri come l'acciaio dolce o le plastiche, una macchina meno potente potrebbe essere sufficiente.

DEK – Servizi di lavorazione CNC ad alta precisione

Acquistare una macchina CNC è una decisione importante perché il costo può essere elevato. Se l'acquisto di una macchina non è la soluzione migliore per voi, valutate l'esternalizzazione delle vostre esigenze di lavorazione CNC.

In DEK disponiamo di un'ampia gamma di macchine CNC, dalla configurazione più semplice alle macchine multiasse più avanzate. I nostri ingegneri esperti possono gestire progetti di qualsiasi complessità.

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Conclusione

Ora che conoscete i diversi tipi di macchine CNC, potete scegliere quella giusta per le vostre esigenze. Con la macchina CNC adatta, potete migliorare l'efficienza e la qualità del prodotto risparmiando costi e tempo.